Ученые НАСА готовят космический корабль ASTERIA к запуску в апреле 2017 года. Изображение предоставлено: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт.
Большинство CubeSat весят меньше шара для боулинга, а некоторые достаточно малы, чтобы их можно было держать в руке. Но влияние этих инструментов на космические исследования огромно. CubeSats – небольшие, маневренные и недорогие спутники – произвели революцию в способах исследования космоса учеными.
CubeSat стандартного размера крошечный, около 4 фунтов (около 2 килограммов). Некоторые из них больше, возможно, в четыре раза больше стандартного размера, но другие весят не более фунта.
Как профессор электротехники и вычислительной техники, изучающий новые космические технологии, я могу сказать вам, что CubeSats — это более простой и гораздо более экономичный способ достичь других миров.
Вместо того, чтобы нести множество инструментов для различных целей, эти спутники размером с лилипуты обычно сосредотачиваются на одной конкретной научной цели – будь то открытие экзопланет или измерение размера астероида. Они доступны по цене во всей космической отрасли, даже для небольших стартапов, частных компаний и университетских лабораторий.
Крошечные спутники, большие преимущества
Преимущества CubeSats перед более крупными спутниками значительны. CubeSat дешевле разрабатывать и тестировать. Экономия времени и денег означает более частые и разнообразные операции с меньшим риском. Уже одно это увеличивает темпы открытий и освоения космоса.
CubeSat не путешествует своим ходом. Вместо этого они позволяют вам взять их с собой; Они станут частью полезной нагрузки более крупного космического корабля. Заполненные в контейнеры, они отправляются в космос с помощью пружинного механизма, прикрепленного к их дозаторам. Как только они оказываются в космосе, они включаются. CubeSats обычно завершают свою миссию, сгорая при входе в атмосферу после того, как их орбиты медленно затухают.
Показательный пример: команда студентов Университета Брауна построила CubeSat менее чем за 18 месяцев менее чем за 10 000 долларов. Спутник размером с буханку хлеба был разработан для изучения растущей проблемы космического мусора. Он был запущен с помощью ракеты SpaceX в мае 2022 года.
Меньший размер, одно назначение
Конечно, в отправке спутника в космос нет ничего нового. Советский Союз вывел Спутник-1 на орбиту в 1957 году. Сегодня существует около 10 000 активных спутников, и почти все они задействованы в сфере связи, навигации, военной обороны, технических разработок или исследований Земли. Лишь немногие – менее 3% – осваивают космос.
Сейчас ситуация меняется. Спутники, большие и малые, быстро становятся основой исследования космоса. Эти космические корабли теперь могут преодолевать большие расстояния для изучения планет и звезд, мест, где исследование человеком или приземление роботов являются дорогостоящими, рискованными или просто невозможными при нынешних технологиях.
Но затраты на создание и запуск традиционных спутников значительны. Лунный разведчик НАСА, запущенный в 2009 году, размером примерно с минивэн и стоит почти 600 миллионов долларов. Орбитальный аппарат для исследования Марса, размах крыльев которого равен школьному автобусу, стоит более 700 миллионов долларов. Солнечный орбитальный аппарат Европейского космического агентства, 1800-килограммовый зонд для исследования Солнца, стоит 1,5 миллиарда долларов. А Europa Clipper — такой же, как баскетбольная площадка, и который планируется запустить к спутнику Юпитера Европе в октябре 2024 года — в конечном итоге будет стоить 5 миллиардов долларов.
Эти относительно большие и удивительно сложные спутники уязвимы к возможным сбоям, которые не являются редкостью. В одно мгновение годы работы и сотни миллионов долларов могут быть потеряны в космосе.
Исследование Луны, Марса и Млечного Пути
Поскольку CubeSats настолько малы, их можно запускать в больших количествах за один запуск, что еще больше снижает затраты. Используя их группами — так называемыми созвездиями — несколько устройств могут наблюдать одни и те же явления.
Например, НАСА запустило десять спутников CubeSat в рамках миссии Artemis I в ноябре 2022 года. Спутники сейчас пытаются обнаружить и нанести на карту воду на Луне. Эти результаты имеют решающее значение не только для предстоящих миссий «Артемида», но и для усилий по поддержанию устойчивого присутствия человека на поверхности Луны. CubeSat стоит 13 миллионов долларов.
MarCO CubeSats — два из них — сопровождали спускаемый аппарат НАСА Insight на Марс в 2018 году. Они служили ретранслятором связи с Землей в режиме реального времени во время входа, спуска и посадки «Инсайта» на поверхность Марса. В качестве бонуса они сфотографировали планету широкоугольными камерами. Они стоят около 20 миллионов долларов.
CubeSats также изучал близлежащие звезды и экзопланеты, которые являются мирами за пределами Солнечной системы. В 2017 году Лаборатория реактивного движения НАСА развернула ASTERIA, спутник CubeSat, который наблюдал 55 Cancri e, также известную как Янсен, экзопланету, в восемь раз большую, чем Земля, вращающуюся вокруг звезды на расстоянии 41 световой год. Подтвердив существование этого далекого мира, ASTERIA стала самым маленьким космическим инструментом, когда-либо обнаружившим экзопланету.
На подходе еще две заметные космические миссии CubeSat: HERA, запуск которой запланирован на октябрь 2024 года, отправит первые спутники CubeSat Европейского космического агентства в космос для посещения системы астероидов Дидимос, которая вращается в поясе астероидов между Марсом и Юпитером.
А спутник M-Argo, запуск которого запланирован на 2025 год, будет изучать форму, массу и минералы поверхности астероида, которому вскоре будет присвоено имя. M-Argo размером с чемодан станет самым маленьким спутником CubeSat, способным выполнять свою независимую миссию в межпланетном пространстве.
Быстрый прогресс и значительные инвестиции, уже сделанные в миссии CubeSat, могут помочь сделать людей многопланетным видом. Но этот путь будет долгим – и зависит от того, как следующее поколение ученых воплотит эту мечту в реальность.
Информация от: Разговором
